最新20182019年《金版学案》物理·选修32第五章4变压器资料
高二物理选修32第五章：5.4变压器
高二物理选修32第五章：5.4变压器第 2 页第 3 页第 4 页说,忽略内阻的情况下,这个感应电动势就等于它两端的输出电压U 22.变压器是用来改变电压的,在没有能量损失的情况下,输入功率应等于输出功率.这一关系对于任何理想变压器都是适用的.压器.副线圈有两个,由于每个副线圈两端所接负载不同,电流有可能不同,设为I 2、I 3，两端电压分别为U 2、U 3。
它们满足： I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3 或n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3这种变压器的电压关系仍然满足：21U U =21n n ， 3131n n U U3．由能量守恒定律可知，当副线圈中的电流增大时，原线圈中的电流也随之增大，当副线圈中的电流减小时，原线圈中的电流也随之减小。
4、U 、I 、P 的决定关系一个确定的变压器，输出电压U 2由输入电压U 1决定 输入功率P 1由输出功率P 2决定，用多少电能就输入多少电能c b a U n U U n n第 5 页若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率也为零5、负载发生变化引起变压器电压、电流变化的判断方法（1）先要由U 1/U 2=n 1/n 2，判断U 2变化情况（2）判断负载电阻变大或变小（3）由欧姆定律确定副线圈中的电流I 2的变化情况（4）最后由P 入=P 出判断原线圈中电流I 1的变化情况三、例题解析：1.如图所示为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接有一个标有“12V ，100W ”的灯泡，已知变压器原、副线圈的匝数比为18:1,那么小灯泡正常工作时,图中的电压表的读数为_________,电流表的读数为_________A四、同步练习:1.关于理想变压器在使用时的下列说法正确的是( )A VA.原线圈输入的电压,随着副线圈中的输出电流的增大而增大B.原线圈中输入的电流,随着副线圈中的输出电流的增大而增大C.当副线圈空载时,原线圈中无电流D.当副线圈空载时,原线圈中无电压2.用理想变压器给负载供电,变压器输入电压一定时,在下列办法中可以使变压器的输入功率增加的是( )A.增大负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变B.减小负载电阻的阻值，而原、副线圈的匝数保持不变C.增加副线圈的匝数，而原线圈的匝数和负载电阻保持不变D.增加原线圈的匝数，而副线圈的匝数和负载电阻保持不变3．一个理想变压器，原线圈匝数为1400匝，副线圈为700匝，在副线圈的输出端接有电阻R，下第 6 页第 7 页面说法正确的有 （ ）A.输入、输出功率之比为P 1：P 2=2：1B.原、副线圈两端电压之比U 1：U 2=2：1C.原、副线圈的电流之比为I 1：I 2=2：1D.原、副线圈的电流频率之比为f 1：f 2=2：14．如图所示，一台理想变压器的原线圈和副线圈匝数比为n 1：n 2=1:2,原线圈接交流电压220V ,Q 为保险丝,其允许通过电流不超过2A,R 为负载电阻,变压器正常工作时,R 的阻值A.大于220ΩB.大于440ΩC.不小于220ΩD.不小于440Ω5.一台理想变压器,原线圈匝数为n 1,两副线圈的匝数为n 2和n 3 原线圈电压为U 1,两副线圈的电压分别为U 2和U 3,电流分别为I 1、I 2和I 3，下面的结论正确的是 （ ）A ．U 1:U 2=n 1:n 2,U 2:U 3=n 2:n 3 B.n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3C. I 1:I 2=n 2;n 1,I 1:I 3=n 3:n 1D.I 1U 1=I 2U 2+I 3U 36．钳形电流表的外形和结构如图n 1 Q R n 图（a ） A铁图（b ）第 8 页 （a ）所示。
高中物理选修3-2 第五章第四节变压器导学案
变压器一学习目标１．通过自主学习能说出几种常见变压器的构造，知道变压器的工作原理。
２．通过实验探究掌握理想变压器的原、副线圈中电压与匝数关系，电流与匝数关系。
３．了解变压器在生活中的应用。
二自主学习1．变压器的构造（1）闭合铁芯（绝缘硅钢片叠合而成）（2）原线圈初级线圈匝数用n1表示（3）副线圈次级线圈匝数用n2表示（4）输入电压：用U1表示; 输出电压：用U2表示.２．变压器的工作原理（１）原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变磁通量，不仅穿过________也穿过________，则副线圈中就要产生______．尽管原、副线圈没有导线相连，电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈．（2）原、副线圈的电压之比等于两个线圈的__________，公式表示为______________．如果原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈低，这种变压器称为____________；如果原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈高，这种变压器称为__________．三课上探究1．变压器的原理（１）（2）如果是接到直流电源的两端小灯泡能发光吗？闭合铁芯中有磁场吗？（３）若小灯泡发光了，你认为变压器副线圈输出的是直流电还是交流电？若是交流电，输入和输出频率是否一样？２．变压器线圈两端的电压与匝数的关系（１）实验探究原线圈接低压交流电源U1＝6V不变实验次数 1 2 3 4 5 6 原线圈匝数n1 n1n1n1n221 n2２n2副线圈匝数n2n121 n12 n1n2 n2 n2副线圈输出电压U2结论 （２）理论讨论问题１由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同的磁通量，磁通量的变化率t∆∆Φ有什么特点？问题２ 根据法拉第电磁感定律，原线圈中的感应电动势E 1=_______，副线圈中的感应电动势E 2=___________问题３由上面知：原副线圈中的感应电动势之比21E E 有什么关系？问题４ 在实际中，我们往往不计原、副线圈的电阻，则原副线圈两端的电压分别为U 1=____, U 2=_________，因此有21U U =________ 问题５理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I 1与I 2有什么关系？问题６如果副线圈个数有两个，根据理想变压器的关系推导出电压、电流和匝数的关系 电压：______________________________________ 电流：______________________________________例１．（2015课标卷）一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3：1，在原副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V 的正弦交流电源上，如图所示。
2018秋物理选修3-2课件：第五章4变压器
判断正误
(1)变压器可以改变直流电源的电压．(×) (2)镇流器的工作原理是自感；变压器的工作原理是 互感．(√) (3)变压器的原副线圈是固定不变的．(×)
小试身手
1.如图所示，理想变压器原、副 线圈匝数之比 n1∶n2＝4∶1，当导线 在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表
的示数是 12
mA，则副线圈中电流表 的示数是( )
小试身手
2．一理想变压器、原线圈和副线圈的匝数分别为 n1 和 n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别 为 U1 和 U2、I1 和 I2、P1 和 P2，已知 n1＞n2，则下列判断 错误的是( )
A．U1＞U2 B．P1＝P2 C．I1＜I2 D．P1＞P2
解析：因变压器为理想变压器，故有UU12＝nn12，P1＝P2， 由题意知 n1＞n2，则 U1＞U2，又因 I1U1＝I2U2，则 I1＜I2， 故选项 A、B、C 正确．
ΔΦ 根据 E1＝n1 Δt 得磁通量的变化率的最大值即为每一
匝
产生的电
动势的最
大值：
ΔΦ
Δt
m
＝21210002
V＝0.2
2
V．所以每一匝产生的电动势的有效值为 0.2 V．瞬时值
不满足UU12＝nn12的关系． 答案：BC
题后反思 (1)UU12＝nn12，无论副线圈一端是空载或有负载，都是 适用的． (2)输出电压 U2 由输入电压 U1 和原、副线圈的匝数比 共同决定．由UU12＝nn12得Un11＝Un22＝ΔΔΦt .
3．负载制约． (1)变压器副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，P2＝ P 负 1＋P 负 2＋…； (2)变压器副线圈中的电流 I2 由用户负载及电压 U2 确 定，I2＝UP22； (3)总功率 P 入＝P 线＋P2，即变压器的输入功率是由 输出功率决定的．
物理选修32人教新课标5.4变压器教案.
选修3-2第五章第4节《变压器》教课方案界首一中陈伟教课目的1.知识与技术1）知道变压器的结构。
理解互感现象，理解变压器的工作原理。
2）理解理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它剖析解决相关问题。
3）知道课本中介绍的几种常有的变压器。
2.过程与方法1）用电磁感觉去理解变压器的工作原理，培育学生综合应用所学知识的能力。
2）解说理想变压器使学生认识成立物理模型的意义。
3.感情态度与价值观1）使学生领会到能量守恒定律是广泛合用的。
2）培育学生脚踏实地的科学态度。
教课要点变压器工作原理及工作规律。
教课难点理解副线圈两头的电压为交变电压。
推导变压器原副线圈电流与匝数关系。
掌握公式中各物理量所表示对象的含义。
教课方法实验研究、演绎推理。
教课器具可拆变压器、沟通电压表、沟通电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等。
课时安排课时教课过程【引入新课】在实质应用中，经常需要改变沟通的电压。
大型发电机发出的沟通，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。
各样用电设施所需的电压也各不相同。
电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220V的电压，机床上的照明灯需要36V的安全电压。
一般半导体收音机的电源电压不超出10V，而电视机显像管却需要10000V以上的高电压。
交流便于改变电压，以适应各样不同需要。
变压器就是改变沟通电压的设施。
这节课我们学习变压器的相关知识。
【新课教课】一、变压器原理［师］出示可拆变压器，指引学生察看，变压器主要由哪几部分构成？［生］变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成。
一个线圈跟电源连结，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连结，叫副线圈（次级线圈）。
两个线圈都是绝缘导线绕制成的。
铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
［师］画出变压器的结构表示图和符号，以以下图所示：［演示］将原线圈接照明电源，沟通电压表接到不同的副线圈上，察看沟通电压表能否有示数？［生］电压表有示数且示数不同。
2018版物理新课堂同步选修3-2文档：第5章 4 变压器 含
4 变压器[先填空]1．构造变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈．2．原理互感现象是变压器的工作基础，由于原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化．变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．3．理想变压器没有能量损失的变压器．4．电压与匝数关系原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数之比，即：U1U2＝n1n2.5．两类变压器(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器．(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器．[再判断]1．变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化．(√) 2．恒定电流接入变压器后也可发生互感现象，也可起到变压作用．(×) 3．变压器的铁芯由很薄的硅钢片叠合而成．(√)4．在理想变压器中原、副线圈的磁通量的变化率是一致的．(√)5．理想变压器可以改变交变电流的频率．(×)6．电流通过铁芯从原线圈流到副线圈．(×)[后思考]理想变压器的原、副线圈的电压与匝数成正比，即U1U2＝n1n2，试探究原、副线圈的瞬时电压与匝数是否也成正比．【提示】当原线圈电压最大时，电流最大，但电流的变化率为零，此时副线圈中磁场最强，但磁通量的变化率为零，故此时副线圈两端的电压为零，即U2＝0.可见，原、副线圈的瞬时电压与匝数不成正比．[合作探讨]如图5-4-1所示，为一变压器结构示意图．图5-4-1探讨1：当在a、b端接入恒定电源时，接在副线圈上的灯泡能否发光？【提示】当a、b接恒定电源时，原线圈中有恒定电流，穿过原、副线圈的磁通量不变，所以副线圈中没有感应电流，灯泡不发光．探讨2：变压器中闭合铁芯的作用是什么？【提示】闭合铁芯的作用是形成一个闭合磁路，使副线圈中的磁通量的变化与原线圈中磁通量的变化基本相同．[核心点击]1．变压器的工作原理2．理想变压器的特点 (1)变压器铁芯内无漏磁．(2)原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热． 3．电动势关系由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΦΔt ，根据法拉第电磁感应定律有E 1＝n 1ΔΦΔt ，E 2＝n 2ΔΦΔt ，所以E 1E 2＝n 1n 2.4．电压关系由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U 1＝E 1，副线圈两端的电压U 2＝E 2，所以U 1U 2＝n 1n 2.当有多个副线圈时，则有：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…5．功率关系对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出． 6．电流关系由功率关系，当只有一个副线圈时，I 1U 1＝I 2U 2， 得I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1.当有多个副线圈时，I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋… 得I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…1．(多选)关于变压器，下列说法正确的是( ) A ．变压器的工作原理是电磁感应 B ．所有变压器的工作基础都是互感现象C ．各种电流接入变压器的输入端，变压器都能持续正常工作D．只有交变电流接入变压器的原线圈中，变压器才能持续正常工作【解析】变压器之所以能变压，是因为原线圈接交流电源时，有交变电流流过原线圈，引起穿过原、副线圈的磁通量发生变化，在原、副线圈中都产生了感应电动势，所以变压器的工作原理是电磁感应，选项A正确；有一种变压器叫自耦变压器，它只有一个线圈绕在铁芯上，但有三个抽头，可升压、也可降压，这种变压器的工作基础是自感，也就是说，当变压器是利用两个线圈变压时，其工作基础是互感，当变压器是利用一个线圈变压时，其工作基础是自感，所以选项B错误；变压器要想持续正常工作，原线圈必须接入交变电流，若接入直流电，原、副线圈中不可能出现持续的感应电动势，变压器不能持续正常工作，所以选项C错误，D正确．【答案】AD2．在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器．如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是()【导学号：05002114】【解析】电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故B、D错误．由变压器电流关系n1I1＝n2I2，要使I2＜I1，须n2＞n1，故A选项正确．【答案】 A3．如图5-4-2所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，○V和Ⓐ均为理想电表，灯泡电阻R L＝6 Ω，AB端电压u1＝122sin 100πt(V)．下列说法正确的是()图5-4-2A．电流频率为100 HzB ．○V 的读数为24 V C ．Ⓐ的读数为0.5 A D ．变压器输入功率为6 W【解析】 根据u ＝U m sin ωt 及U ＝U m2、理想变压器的规律、欧姆定律和电功率公式解决问题．根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m 2知U 1＝12 V ，f ＝ω2π＝50 Hz ，选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V ＝6 V ，即○V 的读数为6 V ，选项B 错误；根据I 2＝U 2R L ＝66A ＝1 A ，即Ⓐ的读数为1 A ，选项C 错误；根据P 1＝P 2及P 2＝U 22R L＝626 W ＝6 W ，选项D 正确．【答案】 D关于变压器关系式的两点说明1．对于公式U 1U 2＝n 1n 2，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的．2．由I 1I 2＝n 2n 1知，对于只有一个副线圈的变压器：电流与匝数成反比．因此，变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制．[合作探讨]如图5-4-3所示为理想变压器，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表．从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，请探究以下几个问题：图5-4-3探讨1：保持滑动变阻器触头P的位置不变，当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数如何变化？变压器的输出功率如何变化？【提示】理想变压器副线圈输出电压变大，通过负载电阻的电流增大，电压表和电流表的示数均变大，变压器的输出功率变大．探讨2：单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数如何变化？变压器的输出功率如何变化？原线圈的电流、输入功率如何变化？【提示】对于理想变压器，输入电压一定时，输出电压也一定，当触头P向上移动过程中，变压器负载电阻变大，由I2＝U2R知I2变小，故电压表示数不变，电流表示数变小，由I1I2＝n2n1可知，原线圈中的电流I1也变小．而由P2＝U2I2，P1＝I1U1可知P1、P2均变小．故变压器的输入、输出功率变小．[核心点击]1．电压制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2＝n2U1/n1.2．电流制约当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.3．负载制约(1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…；(2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝P2/U2；(3)总功率P入＝P线＋P2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的．4．频率关系原、副线圈中电流的频率相同．5．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R →I 2→P 2→P 1→I 1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 2→P 1→I 1.4．(多选)如图5-4-4所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )图5-4-4A ．P 向下滑动时，灯L 变亮B ．P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C ．P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D ．P 向上滑动时，变压器的输出功率变大【解析】 由于理想变压器输入电压U 1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U 2也不变，灯L 亮度不随P 的滑动改变，故选项A 错误，选项B 正确；P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R 总减小，由I 2＝U 2R 总知，通过副线圈的电流I 2增大，输出功率P 2＝U 2I 2增大，再由I 1I 2＝n 2n 1知输入电流I 1也增大，故选项C 错误，D 正确．【答案】 BD5．如图5-4-5所示，一理想变压器接在电压为U 的交流电源上，原线圈接入电路的匝数可以通过调节滑动触头P 来改变．副线圈连接交流电流表、定值电阻R 0和可变电阻R ，则( )【导学号：05002115】图5-4-5A ．保持P 的位置不动，将R 的阻值增大，电流表的读数变小B ．保持P 的位置不动，将R 的阻值增大，R 0的电功率变大C ．保持R 的阻值不变，将P 向上滑动，电流表的读数变大D ．保持R 的阻值不变，将P 向上滑动，R 0的电功率变大【解析】 保持P 的位置不动，即原、副线圈的匝数比n 1n 2不变，故副线圈两端的电压U ′恒定，将R 的阻值增大时，由I ＝U ′R ＋R 0可知，副线圈中的电流变小，故电流表的读数变小，A 正确；由P 0＝I 2R 0可知，R 0的电功率减小，B 错误；保持R 的阻值不变，将P 向上滑动时，原线圈的匝数n 1增大，由U ′＝n 2n 1U 可知，副线圈上的电压变小，由I ＝U ′R ＋R 0可知，副线圈中的电流变小，C 错误；由P 0＝I 2R 0可知，R 0的电功率减小，D 错误．【答案】 A6．如图5-4-6所示，T 为理想变压器，A 1、A 2为交流电流表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时( )图5-4-6A ．A 1的读数变大，A 2的读数变大B ．A 1的读数变大，A 2的读数变小C ．A 1的读数变小，A 2的读数变大D ．A 1的读数变小，A 2的读数变小【解析】 当滑动触头下移时，R 3变小，R 总变小，I ＝UR 总，U 不变，I 变大，U并＝U－UR1变小，通过R2的电流变小，I A2＝I－I R2变大，A2的示数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，可知A1的示数变大．【答案】 A理想变压器动态问题的处理方法1．首先抓住三个决定原则：输入电压U1决定输出电压U2；输出电流I2决定输入电流I1；输出功率P2决定输入功率P1.2．把副线圈当做电源，研究副线圈电路电阻变化．3．根据闭合电路的欧姆定律，判定副线圈电流的变化、功率的变化．。
高中物理选修3-2学案5：5.4变压器
5.4变压器知识内容变压器学习目标1．知道变压器的基本结构及符号，会区分原、副线圈2．了解变压器的工作原理，知道变压器不能改变直流电压的原因3．掌握理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系4．了解变压器的应用5．了解变压器能量损耗的原因，知道理想变压器的输入功率等于输出功率6．知道理想变压器的原、副线圈中电流与匝数的关系7．会应用电压与线圈匝数、电流与线圈匝数的关系解决简单的问题说明不要求分析、计算两个及以上副线圈和有两个磁路的变压器问题基础梳理1．变压器的构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。
与交流电源相连接的线圈叫原线圈(匝数用n1表示，又叫做初级线圈)，与负载相连的另一个线圈叫副线圈(匝数用n2表示，又叫做次级线圈)，两个线圈都绕在闭合铁芯上。
如图所示。
2．变压器的工作基础是互感现象。
因此变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。
要点精讲1．对变压器工作原理的理解。
如图所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在副线圈中要产生感应电动势U2。
如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。
其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能。
2．原、副线圈的地位(1)原线圈在其所处回路中充当负载。
(2)副线圈在其所处回路中充当电源。
[例1]如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12 mA ，则电流表的示数为( )A ．3 mAB ．0C ．48 mAD ．与负载R 的值无关名师点睛 本题常见错误是忽略了变压器的工作条件，只有原线圈中的电流是变化的，才能引起副线圈中的磁通量发生变化，产生感应电动势。
知识点二 理想变压器电压与匝数的关系基础梳理1．理想变压器：没有能量损失的变压器。
2．电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即U 1U 2＝n 1n 2。
2017-2018学年高中物理选修3-2教学案：第五章第4节 变压器含解析
第4节变压器1.互感现象是变压器的工作基础，变压器工作时有能量损失，变压器的输出功率与输入功率之比叫做变压器的效率。
理想变压器的效率为100％.2．理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系为错误!＝错误!。
3．如果理想变压器的副线圈只有一个，则P1＝P2，即U1I1＝U2I2，得出原、副线圈电流与匝数的关系为错误!＝错误!.4．所有变压器不改变交变电流的频率，理想变压器不改变功率.一、变压器的原理1．变压器的构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图5.4。
1所示。
图5.4。
1(1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈.(2）副线圈：与负载连接的线圈,也叫次级线圈。
2．变压器的工作原理变压器工作的基础是互感现象，电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈，由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。
3．作用改变交变电流的电压。
二、电压与匝数的关系1．理想变压器没有能量损失的变压器，也是一个理想化模型。
2．电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的匝数之比，即:U1U2＝错误!。
3．两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器.三、两种互感器1．电压互感器把高电压变成低电压.它的原线圈并联在高压电路上,副线圈接入交流电压表,如图5。
42甲所示。
2．电流互感器把大电流变成小电流。
原线圈串联在被测电路中，副线圈接入交流电流表,如图乙所示.图5.4。
21．自主思考--判一判（1）变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压。
（√)（2)实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。
（√）(3）理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率。
（×)（4)理想变压器是客观存在的。
(×）（5)错误!＝错误!适用于任何理想变压器。
金版学案2018-2019学年物理(人教版)选修3-2试题：第五章4变压器
第五章 交变电流4 变压器A 级 抓基础1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sin 100πt V 的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻．原、副线圈匝数之比为2∶1.电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是( )A ．原线圈中电流表的读数为1 AB ．原线圈中的输入功率为220 2 WC ．副线圈中电压表的读数为110 2 VD ．副线圈中输出交流电的周期为50 s解析：原线圈输入电压U 1＝22022V ＝220 V ，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2可得电压表的读数U 2＝2202V ＝110 V ，C 项错；输出功率P 2＝U 22R ＝110255W ＝220 W ，所以原线圈输入功率也为220 W ，B 项错；根据P ＝UI 得原线圈中电流表的读数I 1＝220220A ＝1 A ，A 项对；原副线圈中交变电流的周期相同，T ＝2πω＝2π100πs ＝0.02 s ，D 项错． 答案：A2．如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 0002sin 100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220 V880 W”的电器R L供电，该电器正常工作．由此可知()A．原、副线圈的匝数比为50∶1B．交变电压的频率为100 HzC．副线圈中电流的有效值为4 AD．变压器的输入功率为880 W解析：根据接入电压u＝11 0002sin 100πt，输入电压有效值为11 000 V，要使“220 V880 W”的电器正常工作，则通过用电器的电流为I＝PU＝4 A，副线圈输出电压为U出＝Ir＋U＝4×6 V＋220 V＝244 V，原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比，为 2750∶61，A错误，C正确；交流电的频率f＝ω2π＝100π2π＝50 Hz，B错误；变压器的输出功率P出＝P R L＋P r＝880 W＋42× 6 W＝976 W，D错误．答案：C3．如图所示，T为理想变压器，为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时()A．的读数变大，的读数变大B．的读数变大，的读数变小C．的读数变小，的读数变大D．的读数变小，的读数变小解析：当滑动触头下移时，R3减小，R总减小，I＝UR总，U不变I增大，U 并＝U－UR1减小，通过R2的电流IR2减小，I A2＝I－IR2增大，的示数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，可知的示数变大．答案：A4．(多选)调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压u，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则()A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D．保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小解析：保持P的位置不动，U2不变，将Q向下移动时，R变大，故电流表读数变小；保持Q的位置不动，R不变，将P沿逆时针方向移动时，n2变大，U2变大，故电流表的读数变大．答案：BC5．如图所示，理想变压器的交流输入电压U1＝220 V，有两组副线圈，其中n2＝36匝，标有“6 V9 W”“12 V12 W”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：(1)原线圈的匝数n1和另一副线圈的匝数n3；(2)原线圈中电流I1.解析：(1)由于两灯泡均正常发光，所以有U2＝6 V，U3＝12 V.根据原、副线圈电压与匝数的关系，由U1U2＝n1n2、U2U3＝n2n3得：n1＝U1U2n2＝2206×36(匝)＝1 320匝，n3＝U3U2n2＝126×36(匝)＝72匝．(2)由于P入＝P出，P出＝P2＋P3，所以P入＝P2＋P3.即I1U1＝P2＋P3，则I1＝P2＋P3U1＝9＋12220A≈0.095 A. B级提能力6．(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是()A．线圈匝数n1<n2，n3<n4B．线圈匝数n1>n2，n3>n4C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路解析：题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，题图甲中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3<n4，题图乙中的电表为电流表，故选项C、D正确．答案：CD7．一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈两端输入u1＝2202sin 314t V的交变电压时，下列说法正确的是() A．副线圈两端电压为12 2 VB．副线圈接一个10 Ω电阻时，原线圈中的电流为1 AC．副线圈是一个10 Ω电阻时，原线圈中输入功率为10 WD．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是220 2 V解析：原线圈两端的电压为U1＝220 V，由变压器的变压比U1 U2＝n1n2，得副线圈两端电压为U2＝10 V，副线圈接一个10 Ω电阻，副线圈中电流I2＝1 A，电功率P2＝U2I2＝10 W，原线圈输入功率也为10W；由变压器的电流比I1I2＝n2n1得I1＝122A，铁芯中磁通量的变化率最大值为ΔΦΔt＝E mn1，由于具体的匝数未知，所以磁通量变化率的最大值未知．所以正确选项是C.答案：C8．如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1，电源电压为U，求B灯两端的电压U B.解析：由串联电路分压原理可知U＝U A＋U1.①由变压器原理可知：U1∶U2＝2∶1，②I 1∶I2＝1∶2.③由欧姆定律可知：U A＝I1R，④U B＝I2R.联立①～⑤式，得U B＝25U.⑤。
人教版高二物理选修3-2第五章交变电流第四节变压器学案学生版
第五章交变电流第四节变压器教案班别姓名学号一、自主预习一、变压器1．变压器的结构：原线圈、副线圈、铁芯，如图（1）。
图（ 1）图（ 2）2．电路图中的符号，如图（2）。
二、变压器的工作原理在变压器原、副线圈中因为有交变电流而发生相互感觉的现象，叫________；铁芯的作用：使绝大多数磁感线集中在________，提升变压器的效率。
三、理想变压器原、副线圈基本关系的应用1．基本关系（ 1） ________；（）U1n1，有多个副线圈时，仍旧建立，U 1U 2U 3 n2n1n2= ；U 2n3I1n2（ 3）n1，电流与匝数成 ________，只对一个副线圈的变压器合用，有多个副线圈时，由输入功I 2率和输出功率相等确立电流关系，n1I=n I+n I+；122 3 3（ 4）原、副线圈的每一匝的磁通量都________，磁通量变化率也同样，频次也就同样。
．限制关系2（1）电压：副线圈电压 U 2由原线圈电压 U1和匝数比决定；（2）功率：原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率 P2决定；（ 3）电流：原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定。
3．两种特别的变压器模型（ 1）自耦变压器高中物理中研究的变压器自己就是一种忽视了能量损失的理想模型，自耦变压器（又称调压器），它只有一个线圈，此中的一部分作为另一个线圈，当沟通电源接不一样的端点时，它能够________也能够________，变压器的基本关系对自耦变压器均合用。
（2）互感器电压互感器和电流互感器，比较以下：电压互感器电流互感器原理图原线圈的连结并联在高压电路中串连在待测高流电路中副线圈的连结连结电压表连结电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流第1页/共4页U 1n1利用的公式I1n1 =I 2n2U 2n24．对于理想变压器的四点说明（1）变压器不可以改变 ________；（ 2）变压器只好改变交变电流的电压和电流，不可以改变交变电流的________；（3）理想变压器自己不用耗能量；（4）理想变压器基本关系中的 U1、 U 2、 I 1、 I2均为 ________。
高二物理选修32第五章：5.4变压器-学习文档
第四节 变压器制作人：陈合森 日期：一、自学导引:1.变压器的结构:_________,________,__________,和电源相连的线圈叫_______,跟负载相连接的线圈叫_________.2.理想变压器是忽略了__________________和各种_______________的变压器3.变压器的两个关系:电压关系: 功率关系:二、难点解析:1.变压器是利用互感现象来改变电压的.对于理想变压器来说,原副线圈中的电流共同产生的磁能量穿过它们,所以穿过这两个线圈的交变磁通量的变化率相同.那么在每一匝线圈上产生感应电动势(∆Φ/∆t)是一样大的,因此每个线圈两端的电压与它们的匝数成正比.对于原线圈来说,忽略内阻的情况下,这个感应电动势跟所加电压U 1大小相等,方向相反:对于副线圈来说,忽略内阻的情况下,这个感应电动势就等于它两端的输出电压U 22.变压器是用来改变电压的,在没有能量损失的情况下,输入功率应等于输出功率.这一关系对于任何理想变压器都是适用的.例如对于下面类型的变压器. 副线圈有两个,由于每个副线圈两端所接负载不同,电流有可能不 同,设为I 2、I 3，两端电压分别为U 2、U 3。
它们满足： I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3 或n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3 这种变压器的电压关系仍然满足：21U U =21n n ， 3131n n U U = 3．由能量守恒定律可知，当副线圈中的电流增大时，原线圈中的电流也随之增大，当副线圈中的电流减小时，原线圈中的电流也随之减小。
4、U 、I 、P 的决定关系一个确定的变压器，输出电压U 2由输入电压U 1决定输入功率P 1由输出功率P 2决定，用多少电能就输入多少电能若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率也为零5、负载发生变化引起变压器电压、电流变化的判断方法（1）先要由U 1/U 2=n 1/n 2，判断U 2变化情况（2）判断负载电阻变大或变小（3）由欧姆定律确定副线圈中的电流I 2的变化情况（4）最后由P 入=P 出判断原线圈中电流I 1的变化情况三、例题解析：1.如图所示为理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接有一个标有“12V ，100W ”的灯泡，已知变压器原、副线圈的匝数比为18:1,那么 小灯泡正常工作时,图中的电压表的读数为_________,电流表 的读数为_________A四、同步练习:1.关于理想变压器在使用时的下列说法正确的是 ( )A. 原线圈输入的电压,随着副线圈中的输出电流的增大而增大B. 原线圈中输入的电流,随着副线圈中的输出电流的增大而增大C. 当副线圈空载时,原线圈中无电流cD. 当副线圈空载时,原线圈中无电压2.用理想变压器给负载供电,变压器输入电压一定时,在下列办法中可以使变压器的输入功率增加的是( )A. 增大负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变B. 减小负载电阻的阻值，而原、副线圈的匝数保持不变C. 增加副线圈的匝数，而原线圈的匝数和负载电阻保持不变D. 增加原线圈的匝数，而副线圈的匝数和负载电阻保持不变3．一个理想变压器，原线圈匝数为1400匝，副线圈为700匝，在副线圈的输出 端接有电阻R ，下面说法正确的有 （ ）A.输入、输出功率之比为P 1：P 2=2：1B.原、副线圈两端电压之比U 1：U 2=2：1C.原、副线圈的电流之比为I 1：I 2=2：1D.原、副线圈的电流频率之比为f 1：f 2=2：14．如图所示，一台理想变压器的原线圈和副线圈匝数比为n 1：n 2=1:2,原线圈接交流电压220V ,Q 为保险丝,其允许通过电流不超过2A,R 为负载电阻,变压器正常工作时,R 的阻值A.大于220ΩB.大于440ΩC.不小于220ΩD.不小于440Ω5.一台理想变压器,原线圈匝数为n 1,两副线圈的匝数为n 2和n 3原线圈电压为U 1,两副线圈的电压分别为U 2和U 3,电流分别为 I 1、I 2和I 3，下面的结论正确的是 （ ）A ．U 1:U 2=n 1:n 2,U 2:U 3=n 2:n 3 B.n 1I 1=n 2I 2+n 3I 3C. I 1:I 2=n 2;n 1,I 1:I 3=n 3:n 1D.I 1U 1=I 2U 2+I 3U 36．钳形电流表的外形和结构如图（a ）所示。
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第五章 交变电流
4 变压器
A 级 抓基础
1．如图所示，理想变压器的原线圈接在u ＝2202sin 100πt V 的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω的负载电阻．原、副线圈匝数之比为2∶1.电流表、电压表均为理想电表．下列说法正确的是( )
A ．原线圈中电流表的读数为1 A
B ．原线圈中的输入功率为220 2 W
C ．副线圈中电压表的读数为110 2 V
D ．副线圈中输出交流电的周期为50 s 解析：原线圈输入电压U 1＝
2202
2
V ＝220 V ，根据U 1∶U 2＝n 1∶n 2可得电压表的读数U 2＝2202 V ＝110 V ，C 项错；输出功率P 2＝U 22
R ＝
1102
55
W ＝220 W ，所以原线圈输入功率也为220 W ，B 项错；根据P ＝UI 得原线圈中电流表的读数I 1＝220
220 A ＝1 A ，A 项对；原副线圈
中交变电流的周期相同，T ＝2πω＝2π
100π
s ＝0.02 s ，D 项错．
答案：A
2．如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝11 0002sin 100πt(V)的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220 V880 W”的电器R L供电，该电器正常工作．由此可知()
A．原、副线圈的匝数比为50∶1
B．交变电压的频率为100 Hz
C．副线圈中电流的有效值为4 A
D．变压器的输入功率为880 W
解析：根据接入电压u＝11 0002sin 100πt，输入电压有效值为11 000 V，要使“220 V880 W”的电器正常工作，则通过用电器的
电流为I＝P
U＝4 A，副线圈输出电压为U出＝Ir＋U＝4×6 V＋220 V ＝244 V，原、副线圈匝数比等于输入电压与输出电压之比，为2
750∶61，A错误，C正确；交流电的频率f＝ω
2π＝
100π
2π＝50 Hz，B
错误；变压器的输出功率P出＝P R L＋P r＝880 W＋42× 6 W＝976 W，D错误．
答案：C
3．如图所示，T为理想变压器，为交流电流表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，原线圈两端接恒压交流电源，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时()
A．的读数变大，的读数变大B．的读数变大，的读数变小C．的读数变小，的读数变大D．的读数变小，的读数变小
解析：当滑动触头下移时，R3减小，R总减小，I＝
U
R总
，U不变
I增大，U并＝U－UR1减小，通过R2的电流IR2减小，I A2＝I－IR2增大，的示数变大，由原、副线圈电流与匝数成反比，可知的示数变大．
答案：A
4．(多选)调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压u，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则()
A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小
C ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大
D ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小
解析：保持P 的位置不动，U 2不变，将Q 向下移动时，R 变大，故电流表读数变小；保持Q 的位置不动，R 不变，将P 沿逆时针方向移动时，n 2变大，U 2变大，故电流表的读数变大．
答案：BC
5．如图所示，理想变压器的交流输入电压U 1＝220 V ，有两组副线圈，其中n 2＝36匝，标有“6 V 9 W ”“12 V 12 W ”的电灯分别接在两副线圈上均正常发光，求：
(1)原线圈的匝数n 1和另一副线圈的匝数n 3； (2)原线圈中电流I 1.
解析：(1)由于两灯泡均正常发光，所以有U 2＝6 V ，U 3＝12 V . 根据原、副线圈电压与匝数的关系，由U 1U 2＝n 1n 2、U 2U 3＝n 2
n 3得：
n 1＝U 1U 2n 2＝220
6×36(匝)＝1 320匝，
n 3＝U 3U 2n 2＝12
6
×36(匝)＝72匝．
(2)由于P 入＝P 出，P 出＝P 2＋P 3，所以P 入＝P 2＋P 3. 即I 1U 1＝P 2＋P 3，则I 1＝P 2＋P 3U 1＝9＋12220
A ≈0.095 A.
B级提能力
6．(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是()
A．线圈匝数n1<n2，n3<n4
B．线圈匝数n1>n2，n3>n4
C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路
D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路
解析：题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，题图甲中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3<n4，题图乙中的电表为电流表，故选项C、D正确．
答案：CD
7．一台理想变压器原、副线圈匝数比为22∶1，当原线圈两端输入u1＝2202sin 314t V的交变电压时，下列说法正确的是()
A．副线圈两端电压为12 2 V
B ．副线圈接一个10 Ω电阻时，原线圈中的电流为1 A
C ．副线圈是一个10 Ω电阻时，原线圈中输入功率为10 W
D ．变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是220 2 V
解析：原线圈两端的电压为U 1＝220 V ，由变压器的变压比U 1
U 2
＝
n 1
n 2
，得副线圈两端电压为U 2＝10 V ，副线圈接一个10 Ω电阻，副线圈中电流I 2＝1 A ，电功率P 2＝U 2I 2＝10 W ，原线圈输入功率也为10 W ；由变压器的电流比I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝1
22 A ，铁芯中磁通量的变化率最
大值为ΔΦΔt ＝E m
n 1，由于具体的匝数未知，所以磁通量变化率的最大值
未知．所以正确选项是C.
答案：C
8．如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯，原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝2∶1，电源电压为U ，求B 灯两端的电压U B .
解析：由串联电路分压原理可知U ＝U A ＋U 1.① 由变压器原理可知： U 1∶U 2＝2∶1，②
I 1∶I 2＝1∶2.③
由欧姆定律可知：
U A＝I1R，④
U B＝I2R.
联立①～⑤式，得U B＝2
5U.⑤。